KR101008670B1 - 비례제어 온수난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비례제어 온수난방 시스템에 관한 것으로, 난방공간으로 온수를 공급하는 공급관(111)과, 난방수를 환수하여 보내는 환수관(115)과, 공급관(111)의 압력을 검출하는 공급관압력센서(121)와, 난방공간의 실내온도(Ta)를 감지하는 실내온도센서(131)와 난방공간의 난방설정온도(Tb)를 설정하는 난방온도설정부(132)가 구비된 복수의 실내온도조절기(130)와, 실내온도(Ta)와 난방설정온도(Tb)를 기초로 스위칭 온오프 제어신호를 출력하고, 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 공급관기준압력(Ps)과 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유량제어밸브(160)로 총공급유량조절제어신호를 출력하는 메인제어기(140)와, 메인제어기(140)로부터 수신한 스위칭 온오프 제어신호에 따라서 환수분기관(114)을 스위칭 온오프하여 난방수의 흐름을 단속하는 전자식자동정유량밸브(150)와, 메인제어기(140)로부터 수신한 총공급유량조절제어신호에 따라서 포트가 개도되어서 공급관(111)으로 공급되는 총공급유량을 제어하는 총공급유량제어밸브(160)로 구성되어서, 사용하는 난방수의 유량만큼만 공급할 수 있게 된다.
난방수, 지역난방, 개별난방, 난방수 공급, 사용유량, 공급유량, 배관소음

Description

비례제어 온수난방 시스템{Proportional Control Fluid Heating System}
본 발명은 온수난방 시스템에 관한 것으로, 특히 사용하는 난방수의 유량만큼만 공급이 되도록 함으로써 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있고 난방배관 내부의 소음 발생을 예방할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 비례제어 온수난방 시스템에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 의한 온수난방 시스템의 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 일반적인 온수난방 시스템은, 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되고 난방배관(13)의 입구측에 연결되는 공급분기관(12)이 복수로 구비되어서 난방배관(13)을 통해서 난방대상인 복수의 난방공간으로 온수를 공급하는 공급관(11)과, 복수의 난방공간을 각각 경유하는 난방배관(13)의 출구측에 연결되는 환수분기관(14)이 복수로 구비되어 있고 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되어서 상기 난방배관(13)을 통해서 복수의 난방공간을 통과한 난방수를 환수하여 보일러 또는 지역난방 열원 연결부로 보내는 환수관(15)과, 환수관(15)에 구비되어서 컨트롤러(40)로부터 수신하는 개폐제어신호에 의해서 다수의 환수분기관(14)을 개폐하여 각 방의 난방배관(13)을 흐르는 난방수 의 흐름을 단속하는 개폐밸브(50)와, 복수의 난방공간에 각각 구비되어서 각 난방공간의 실내온도를 감지하여 컨트롤러(40)로 출력하는 복수의 실내온도센서(30a)와 복수의 난방공간의 난방설정온도를 설정하는 난방온도설정부(30b)가 구비된 복수의 실내온도조절기(30)와, 상기 실내온도조절기(30)의 실내온도센서(30a)로부터 수신한 실내온도와 난방설정온도설정부(30b)에 의해서 설정된 난방설정온도를 비교하여 각 방의 실내온도가 난방설정온도보다 낮은 경우에는 논리신호 하이(high)의 개폐제어신호를 출력하여 개폐밸브(50)를 스위칭 온 구동하고 실내온도가 난방설정온도보다 이상인 경우에는 논리신호 로(low)의 개폐제어신호를 출력하여 개폐밸브(50)를 스위칭 오프 구동하는 컨트롤러(40)와, 공급관(11)의 입구측에 구비되어서 공급관(11)으로 공급되는 난방수의 총유량을 조절하는 수동의 메인밸브(60)와, 공급분기관(12)으로 공급되는 난방수의 공급량을 조절하는 수동의 보조밸브(20)로 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해서 공급관(11)을 통해 보일러나 지역난방에 의해 가열된 난방수를 각 난방공간의 난방배관(13)으로 공급하고, 난방배관(13)을 경유하여 온도가 내려간 온수는 환수관(15)을 통해 수집하여 보일러나 지역난방으로 환수하여 재가열할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 온수난방 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래의 경우에는 각 난방공간이 모두 난방을 필요로 하는 경우(즉 환수분기관(14)이 모두 열린 경우)에 맞추어서 공급관(11)으로 공급되는 난방수의 총공급유 량이 일정하게 세팅되어 있다(즉 필요한 유량의 최대치에 맞추어서 세팅되어 있다).
따라서, 예컨대 네 개의 환수분기관(14) 모두 열려 있는 경우나 네 개 중의 어느 하나만 열려 있는 경우나 공급되는 총공급유량은 항상 일정하다.
그리고, 각 난방배관(113)은 그 길이가 난방공간에 따라서 각기 다르므로 각 난방배관(113)이 사용하는 사용유량 역시 각각 다르다.
예컨대 난방배관(13)의 사용유량이 각각 5(Lpm), 10(Lpm), 15(Lpm), 20(Lpm)이라고 하고, 제1 난방공간의 실내온도가 설정온도보다 낮아서 개폐밸브(50a)만이 스위칭 온되고 나머지 개폐밸브(50b, 50c, 50d)는 스위칭 오프 상태인 경우, 사용유량이 5(Lpm)인 제1 난방공간에 배관된 난방배관(13a)으로만 난방유체인 난방수가 흘러서 환수되고 나머지 난방배관(13b, 13c, 13d)으로는 난방수가 공급되지 않는다.
이때 공급되는 총공급유량은 항상 일정(즉 5+10+15+20=50(Lpm))하고 실제로 필요한 사용유량은 5(Lpm)인데 제1 난방공간에 배관된 난방배관(13a)으로 50(Lpm) 모두가 공급되므로 나머지 45(Lpm)은 불필요하게 소모되어서 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.
또한, 공급관(11)으로 공급되는 총공급유량의 전부가 현재 스위칭 온되어 난방수가 흐르고 있는 난방배관(13a)으로만 공급되므로 난방배관(13a) 내부를 흐르는 난방수의 유속이 매우 빨라지고(유속=유량/개구면적) 따라서 환수되는 난방배관(13a)과 그에 연결된 환수분기관(14)으로 환수되는 과유량으로 인한 유체의 빠른 속도에 의해서 '헹엥~~'하는 소음이 발생하고 이는 사용자들에게 매우 불쾌한 소음 공해 문제를 야기하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 비례제어 온수난방 시스템의 목적은, 각 난방배관에서 사용하는 유량만큼 공급관으로 총급급유량이 공급되도록 함으로써(즉 난방배관의 사용유량에 비례하여 총공급유량을 공급하도록 함으로써) 에너지가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 난방배관을 흐르는 난방수의 유속이 일정하도록 하여 소음이 발생하지 않도록 하기에 적당하도록 한 비례제어 온수난방 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 비례제어 온수난방 시스템의 다른 목적은, 공급수온도와 환수온도가 항상 일정한 온도차를 유지하도록 하여 불필요한 에너지 낭비를 예방할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 비례제어 온수난방 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 비례제어 온수난방 시스템은, 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되고, 난방배관의 입구측에 연결되는 공급분기관이 복수로 구비되어서 난방배관을 통해서 난방대상인 복수의 난방공간으로 온수를 공급하는 공급관과, 난방배관의 출구측에 연결되는 환수분기관이 복수로 구비되어 있고 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되어서 상기 난방배관을 통해서 복수의 난방공간을 통과한 난방수를 환수하여 보일러 또는 지역난방 열원 연결부로 보내는 환수관과, 상기 공급관에 구비되어서 공급관으로 유입 공급되는 난방수에 의해서 생성되는 공급관 내부의 압력을 검출하는 공급관압력센서와, 복수의 난방공간에 각각 구비되어서 각 난방공간의 실내온도(Ta)를 감지하는 복수의 실내온도센서와, 복수의 난방공간의 난방설정온도(Tb)를 설정하는 난방온도설정부가 구비된 복수의 실내온도조절기와, 상기 실내온도센서가 감지한 각 난방공간의 실내온도(Ta)와 상기 난방온도설정부에 의해서 설정된 난방설정온도를 기초로 스위칭 온오프 제어신호를 출력하여 전자식자동정유량밸브의 스위칭 온오프를 제어하고, 전자식자동정유량밸브의 스위칭 온오프에 기초한 난방배관의 현재 사용유량을 연산하고 연산한 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 상기 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유량조절제어신호를 출력하여 총공급유량제어밸브의 포트 개도를 제어하는 메인제어기와, 상기 메인제어기로부터 수신한 스위칭 온오프 제어신호에 따라서 환수분기관을 스위칭 온오프하여 난방수의 흐름을 단속하는 전자식자동정유량밸브와, 상기 공급관의 입구측 또는 환수관의 출구측에 구비되어서, 상기 메인제어기로부터 수신한 총공급유량조절제어신호에 따라서 포트가 개도되어서 공급관으로 공급되는 총공급유량을 제어하는 총공급유량제어밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 비례제어 온수난방 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 각 난방배관에서 사용하는 유량만큼 공급관으로 총급급유량이 공급되도록 함으로써(즉 난방배관의 사용유량에 비례하여 총공급유량을 공급하도록 함으로써) 에너지가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 난방공간에서 사용하는 만큼만 난방수가 공급되므로 과유량에 의한 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 난방배관에서 사용하는 유량만큼 총공급유량이 공급되는 결과, 전자식자동정유량밸브가 스위칭 온(switching on)된 난방배관을 흐르는 난방수의 유속이 일정하여 소음이 발생하지 않는 효과가 있다.
셋째, 공급수온도와 환수온도는 항상 일정한 온도차를 유지하여 환수온도가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.
다음은 본 발명인 비례제어 온수난방 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템의 구성도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템은, 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되고 난방배관(113)의 입구측에 연결되는 공급분기관(112)이 복수로 구비되어서 난방배관(113)을 통해서 난방대상인 복수의 난방공간으로 온수를 공급하는 공급관(111)과, 복수의 난방공간을 경유하는 난방배관(113)의 출구측에 연결되는 환수분기관(114)이 복수로 구비되어 있고 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되어서 난방배관(113)을 통해서 복수의 난방공간을 통과한 난방수를 환수하여 보일러 또는 지역난방 열원 연결부로 보내는 환수관(115)과, 상기 공급관(111)에 구비되어서 공급관(111)으로 유입 공급되는 난방수에 의해서 생성되는 공급관(111) 내부의 압력을 검출하여 메인제어기(140)로 출력하는 공급관압력센서(121)와, 복수의 난방공간에 각각 구비되어서 각 난방공간의 실내온도(Ta)를 감지하여 메인제어기(140)로 출력하는 복수의 실내온도센서(131)와 복수의 난방공간의 난방설정온도(Tb)를 설정하는 난방온도설정부(132)가 구비된 복수의 실내온도조절기(130)와, 상기 실내온도센서(131)가 감지한 각 난방공간의 실내온도(Ta)와 상기 난방온도설정부(132)에 의해서 설정된 난방설정온도(Tb)를 기초로 스위칭 온오프 제어신호(스위칭 온 제어신호 및 스위칭 오프 제어신호)를 출력하여 전자식자동정유량밸브(150)의 스위칭 온오프를 제어하고 전자식자동정유량밸브(150)의 스위칭 온오프에 따라서 현재 사용유량을 연산하고 연산한 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 상기 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유 량제어밸브(160)로 총공급유량조절제어신호를 출력하여 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하는 메인제어기(140)와, 상기 메인제어기(140)로부터 수신한 스위칭 온오프 제어신호에 따라서 환수분기관(114)을 스위칭 온오프하여 난방수의 흐름을 단속하는 전자식자동정유량밸브(150)와, 상기 공급관(111)의 입구측 또는 환수관(115)의 출구측에 구비되어서 상기 메인제어기(140)로부터 수신한 총공급유량조절제어신호에 따라서 포트가 개도되어서 공급관(111)으로 공급되는 총공급유량을 제어하는 총공급유량제어밸브(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하면 각 난방배관(113)에서 사용하는 유량만큼 공급관(111)으로 총급급유량이 공급되어서 에너지가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기와 같은 구성에 의하면 전자식자동정유량밸브(150)가 스위칭 온(switching on)된 난방배관에서 사용하는 유량만큼 총공급유량이 공급되는 결과, 전자식자동정유량밸브(150)가 스위칭 온(switching on)된 난방배관을 흐르는 난방수의 유속이 일정하여 소음이 발생하지 않는 이점이 있다.
도 3에는 상기 메인제어기(140)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템에 있어서, 상기 메인제어기(140)는 사용유량설정부(143)와 사용유량저장부(142)와 마이컴(141)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 사용유량설정부(143)는 복수의 난방배관(113)의 각각의 사용유량을 설정 입력하기 위한 사용자 인터페이스이다.
상기 사용유량저장부(142)는 마이컴(141)의 제어에 의해서 상기 사용유량설정부(143)에 의해서 설정 입력된 각 난방배관(113)의 사용유량을 저장하고 있는 메모리(memory)이다.
상기 마이컴(141)은 실내온도센서(131)로부터 수신한 각 난방공간의 실내온도(Ta)와 상기 난방온도설정부(132)에 의해서 설정된 난방설정온도(Tb)를 기초로 스위칭 온 제어신호 또는 스위칭 오프 제어신호를 출력하고, 상기 사용유량저장부(142)에 저장된 난방배관(113)의 사용유량을 리드(read)하여 난방배관(113)의 현재 사용유량을 연산하고 연산한 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 상기 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하기 위한 총공급유량조절제어신호를 출력한다.
상기 현재 사용유량을 연산하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
마이컴(141)은 실내온도(Ta)와 난방설정온도(Tb)를 비교하여 실내온도(Ta)가 난방설정온도(Tb)보다 낮은 경우에는 스위칭 온 제어신호를 해당하는 난방배관(113)을 단속하는 전자식자동정유량밸브(150)로 출력하고, 출력된 전자식자동정유량밸브(150)에 의해서 단속되는 난방배관(113)의 사용유량을 사용유량저장부(142)로부터 리드하고 리드한 해당 난방배관(113)의 사용유량을 연산한다.
그리고 마이컴(141)의 내부 메모리에는 사용유량을 연산처리하기 위한 알고리즘 루틴이 저장되어 있음은 물론이다.
그리고, 마이컴(141)의 내부 메모리에는 상기와 같이 연산된 현재 사용유량 에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하기 위한 알고리즘 루틴이 저장되어 있어서 이의 실행에 의해서 마이컴(141)은 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출한다.
그리고, 마이컴(141)은 상기와 같이 산출한 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하기 위한 총공급유량조절제어신호를 출력하게 되는 것이다.
그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템은, 상기 공급관(111)에 구비되어서 각 난방배관(113)으로 공급되는 공급수의 온도(Ts)를 감지하여 메인제어기(140)의 마이컴(141)으로 출력하는 공급수온도센서(122)와, 상기 환수관(115)의 복수의 환수분기관(114)에 각각 구비되어서 환수관(115)으로 환수되는 환수온도(Tr)를 감지하고 감지한 환수온도(Tr)를 메인제어기(140)의 마이컴(141)으로 출력하는 복수의 환수온도센서(123)와, 상기 메인제어기(140)에 구비되어서 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 표준온도차값(ΔTs)을 설정 입력하기 위한 표준온도차값설정부(144)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템에 있어서 상기 마이컴(141)은, 스위칭 온 제어신호의 출력에 의해서 작동이 되는 난방배관(113)의 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)를 연산하고, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 기초로 현재 작동 중인 난방배관(113)을 개폐하는 전자식자동정유량밸 브(150)의 포트(port) 개도를 제어하기 위한 자동정류량조절제어신호를 상기 전자식자동정유량밸브로 출력하는 것을 특징으로 하고, 이때 전자식자동정유량밸브(150)는 상기 마이컴(141)으로부터 수신한 자동정류량조절제어신호를 따라서 포트가 개도되어서 난방배관(113)을 흐르는 난방수의 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템에 있어서 상기 마이컴(141)은, 스위칭 온 제어신호를 수신한 전자식자동유량밸브(150)의 스위칭 온 구동에 의해서 난방수가 흐르는 난방배관(113)의 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)를 연산하고, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 비교한 후 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)가 상기 표준온도차값(ΔTs)보다 작은 경우에 상기 자동정류량조절제어신호를 상기 전자식자동정유량밸브로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템에 있어서, 상기 마이컴(141)은, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 비교한 후 양자의 차이값(ΔTs-ΔT)에 비례하여 상기 전자식자동정유량밸브(150)의 포트를 닫힘(close) 제어하도록 상기 자동정류량조절제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 전자식자동정유량밸브(150)는 마이컴(141)으로부터 스위칭 온오프 제어신호(스위칭 온 제어신호 및 스위칭 오프 제어신호)를 수신하는 경우에는 개폐 동작하고, 이미 스위칭 온 상태에서 마이컴(141)으로부터 자동정류량조절제어신호를 수신하는 경우에는 완전히 개도된 포트가 조금씩 닫히는 동작을 수행한다.
상기 전자식자동정유량밸브(150)는 예컨대 완전 개도된 경우 6(mm)이고 상기 6(mm)의 완전 개도 상태를 64포트로 분할하여 개도율을 조절할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하면 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)는 항상 일정한 온도차를 유지하여 환수온도가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있어서 에너지 절약을 구현할 수 있는 이점이 있다.
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 비례제어 온수난방 시스템의 동작과정에 대하여 기술한다.
먼저 공급관(111)을 통해 보일러나 지역난방에 의해 가열된 난방수를 각 난방공간의 난방배관(113)으로 공급하고 난방배관(113)을 경유하여 온도가 내려간 난방수는 환수관(115)을 통해 수집하여 보일러나 지역난방으로 환수하여 재가열할 수 있도록 하고 있음은 종래와 동일하다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해서 난방공간은 예컨대 4 개로 구성(예컨대 방1, 방2, 방3, 거실)되는 난방공간에 대하여 난방배관(113)의 사용유량이 각각 제1 난방공간(예컨대 방1)의 난방배관(113a)의 사용유량은 5(Lpm)이고 제2 난방공간(예컨대 방2)의 난방배관(113b)의 사용유량은 10(Lpm)이고 제3 난방공간(예컨대 방3)의 난방배관(113c)의 사용유량은 15(Lpm)이고 제4 난방공간(예컨대 방4)의 난방배관(113d)의 사용유량은 20(Lpm)이라고 가정한다.
그리고, 사용유량설정부(143)에 의해서 제1 난방공간을 경유하는 난방배 관(131a)(이하에서는 간단히 제1 난방공간의 난방배관이라고 칭함)의 사용유량은 5(Lpm)이고 제2 난방공간의 난방배관(131b)의 사용유량은 10(Lpm)이고 제3 난방공간의 난방배관(131c)의 사용유량은 15(Lpm)이고 제4 난방공간의 난방배관(131d)의 사용유량은 20(Lpm)이 설정되어서 사용유량저장부(142)에 저장되어 있다.
이제 제1 난방공간의 실내온도(Ta)가 난방설정온도(Tb)보다 낮고 나머지 난방공간인 제2 난방공간과 제3 난방공간과 제4 난방공간은 실내온도가 난방설정온도(Tb)보다 높은 경우, 마이컴(141)은 제1 난방공간을 경유하는 난방배관(131a)을 개폐하는 전자식자동정유량밸브(150a)로 스위칭 온 제어신호를 출력하여 제1 난방공간을 경유하는 난방배관(131a)으로 난방수가 공급되도록 한다.
그리고, 마이컴(141)은 사용유량저장부(142)에 저장된 각 난방배관(113a, 113b, 113c, 113d)의 사용유량 중에서 현재 난방수가 공급되어서 흐르고 있는 난방배관(131a)(즉, 스위칭 온 제어신호를 출력한 전자식자동유량밸브(150a)에 의해서 단속되는 난방배관(131a))의 사용유량을 읽어 들이고(만약 현재 가동중인 난방배관이 2 이상(예컨대 131b와 131c의 난방배관)인 경우에는 각 난방배관(131b, 131c)의 사용유량을 가산 연산함은 물론이다), 현재 사용유량(상기 예에서 5(Lpm))에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출한 후, 산출한 공급관기준압력(Ps)과 압력센서로부터가 감지한 현재의 공급관압력(Pc)의 차를 비교 판단한 후 이를 기초로 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하기 위한 총공급유량조절제어신호를 출력한다.
그리고, 총공급유량제어밸브(160)는 마이컴(141)으로부터 수신한 총공급유량 조절제어신호에 따라서 포트를 개도하여 공급관(111)으로 공급되는 공급유량이 사용유량(상기 예에서 난방배관(131a)의 사용유량인 5(Lpm))과 같도록 한다.
따라서 상기의 과정으로 총공급유량제어밸브(160)의 제어에 의해서 공급관(111)으로 공급되는 총공급유량은 난방배관(113a)의 사용유량과 같게 되어서 과유량에 따른 에너지 낭비와 유속의 증대로 인한 난방배관 내부의 소음 문제를 해결하게 된다.
한편, 표준온도차값설정부(144)에 설정된 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 표준온도차값(ΔTs)(예컨대 지역난방의 경우에는 10도, 개별난방의 경우에는 15도)이 설정되면 이 설정된 표준온도차값(ΔTs)은 표준온도차값저장부(145)에 저장되고, 마이컴(141)은 표준온도차값저장부(145)에 저장된 표준온도차값(ΔTs)을 실시간으로 리드(read)한다.
그리고, 마이컴(141)은 스위칭 온 제어신호의 출력에 의해서 작동이 되는 난방배관(113a)의 환수온도(Tr)와 공급수온도(Ts)와의 차(ΔT)를 연산하고, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 표준온도차값저장부(145)에서 리드한 표준온도차값(ΔTs)을 기초로 현재 작동 중인 난방배관(113a)을 개폐하는 전자식자동정유량밸브(150)의 포트(port) 개도를 제어하기 위한 자동정류량조절제어신호를 상기 전자식자동정유량밸브(150)로 출력하여 전자식자동정유량밸브(150)의 포트가 온도차만큼 닫히도록 포트를 개도 제어한다.
즉, 상기 마이컴(141)은, 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 표준온도차값(ΔTs)을 비교한 후 양자의 차이값(ΔTs-ΔT)에 비례하여 전자식자동정유 량밸브(150)의 포트를 닫힘(close) 제어하도록 자동정류량조절제어신호를 출력한다.
즉, 스위칭 온 제어신호에 의해서 전자식자동정유량밸브(150)는 포트가 100% 개도되어서 스위칭 온 되는데, 이때 난방수의 공급이 계속되는 경우 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)(예컨대 7℃)가 표준온도차값(ΔTs)(예컨대 10℃)보다 낮은 경우에는 환수온도가 지나치게 높다는 의미이고(공급온도는 항상 일정하게 세팅되어 있음), 따라서 이 경우에는 전자식자동정유량밸브(150)의 포트를 차이값(ΔTs-ΔT)이 나지 않도록 미세하게 포트를 닫히는 방향으로 정밀제어하면(예컨대 총 64포트가 개방된 상태에서 6포트 정도 닫힘 제어하면) 환수온도(Tr)가 낮아져서 차이값(ΔTs-ΔT)을 0(zero)로 할 수 있을 것이다.
그 결과 환수온도를 항상 일정한 온도로 유지할 수 있기 때문에 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있게 된다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
도 1은, 종래 기술에 의한 온수난방 시스템의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 비례제어 온수난방 시스템의 구성도이다.
도 3은, 도 2에서의 메인제어기의 상세 블록 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
111 ; 공급관 112 ; 공급분기관
113, 113a, 113b, 113c, 113d ; 난방배관
114 ; 환수분기관 115 ; 환수관
121 ; 공급관압력센서 122 ; 공급수온도센서
123 ; 환수온도센서 130 ; 실내온도조절기
131 ; 실내온도센서 132 ; 난방온도설정부
140 ; 메인제어기 141 ; 마이컴
142 ; 사용유량저장부 143 ; 사용유량설정부
144 ; 표준온도차값설정부 145 ; 표준온도차값저장부
150, 150a, 150b, 150c, 150d ; 전자식자동정유량밸브
160 ; 총공급유량제어밸브

Claims (5)

  1. 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되고, 난방배관(113)의 입구측에 연결되는 공급분기관(112)이 복수로 구비되어서 난방배관(113)을 통해서 난방대상인 복수의 난방공간으로 온수를 공급하는 공급관(111)과,
    난방배관(113)의 출구측에 연결되는 환수분기관(114)이 복수로 구비되어 있고 보일러 또는 지역난방 열원 연결부에 연결되어서 상기 난방배관(113)을 통해서 복수의 난방공간을 통과한 난방수를 환수하여 보일러 또는 지역난방 열원 연결부로 보내는 환수관(115)과,
    상기 공급관(111)에 구비되어서 공급관(111)으로 유입 공급되는 난방수에 의해서 생성되는 공급관(111) 내부의 압력을 검출하는 공급관압력센서(121)와,
    복수의 난방공간에 각각 구비되어서 각 난방공간의 실내온도(Ta)를 감지하는 복수의 실내온도센서(131)와, 복수의 난방공간의 난방설정온도(Tb)를 설정하는 난방온도설정부(132)가 구비된 복수의 실내온도조절기(130)와,
    상기 실내온도센서(131)가 감지한 각 난방공간의 실내온도(Ta)와 상기 난방온도설정부(132)에 의해서 설정된 난방설정온도(Tb)를 기초로 스위칭 온오프 제어신호를 출력하여 전자식자동정유량밸브(150)의 스위칭 온오프를 제어하고, 전자식자동정유량밸브(150)의 스위칭 온오프에 기초한 난방배관(113)의 현재 사용유량을 연산하고 연산한 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 상기 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초 로 총공급유량조절제어신호를 출력하여 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하는 메인제어기(140)와,
    상기 메인제어기(140)로부터 수신한 스위칭 온오프 제어신호에 따라서 환수분기관(114)을 스위칭 온오프하여 난방수의 흐름을 단속하는 전자식자동정유량밸브(150)와,
    상기 공급관(111)의 입구측 또는 환수관(115)의 출구측에 구비되어서, 상기 메인제어기(140)로부터 수신한 총공급유량조절제어신호에 따라서 포트가 개도되어서 공급관(111)으로 공급되는 총공급유량을 제어하는 총공급유량제어밸브(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비례제어 온수난방 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인제어기(140)는,
    복수의 난방배관(113)의 각각의 사용유량을 설정 입력하는 사용유량설정부(143)와,
    상기 사용유량설정부(143)에 의해서 설정 입력된 각 난방배관(113)의 사용유량을 저장하고 있는 사용유량저장부(142)와
    상기 실내온도센서(131)로부터 수신한 각 난방공간의 실내온도(Ta)와 상기 난방온도설정부(132)에 의해서 설정된 난방설정온도(Tb)를 기초로 스위칭 온 제어신호 또는 스위칭 오프 제어신호를 출력하고, 상기 사용유량저장부(142)에 저장된 난방배관(113)의 사용유량을 리드(read)하여 난방배관(113)의 현재 사용유량을 연산하고 연산한 현재 사용유량에 기초하여 공급관기준압력(Ps)을 산출하며 상기 공급관기준압력(Ps)과 상기 압력센서로부터 수신한 현재의 공급관압력(Pc)을 기초로 총공급유량제어밸브(160)의 포트 개도를 제어하기 위한 총공급유량조절제어신호를 출력하는 마이컴(141)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비례제어 온수난방 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공급관(111)에 구비되어서 각 난방배관(113)으로 공급되는 공급수의 온도(Ts)를 감지하는 공급수온도센서(122)와,
    상기 복수의 환수분기관(114)에 각각 구비되어서 환수관(115)으로 환수되는 환수온도(Tr)를 감지하는 복수의 환수온도센서(123)와,
    상기 메인제어기(140)에 구비되어서 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 표준온도차값(ΔTs)을 설정 입력하기 위한 표준온도차값설정부(144)가 더 포함되어서 구성되고,
    상기 마이컴(141)은, 스위칭 온 제어신호를 수신한 전자식자동유량밸브(150)의 스위칭 온 구동에 의해서 난방수가 흐르는 난방배관(113)의 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)를 연산하고, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 기초로 현재 작동 중인 난방배관(113)을 개폐하는 전자식자동정유량밸브(150)의 포트(port) 개도를 제어하기 위한 자동정류량조절제어신호를 상기 전자식자동정유량밸브로 출력하고,
    상기 전자식자동정유량밸브(150)는 상기 마이컴(141)으로부터 수신한 자동정류량조절제어신호를 따라서 포트가 개도되어서 난방배관(113)을 흐르는 난방수의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 비례제어 온수난방 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 마이컴(141)은, 스위칭 온 제어신호의 출력에 의해서 작동되는 난방배관(113)의 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)를 연산하고, 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 비교한 후 상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)가 상기 표준온도차값(ΔTs)보다 작은 경우에 상기 자동정류량조절제어신호를 상기 전자식자동정유량밸브(150)로 출력하는 것을 특징으로 하는 비례제어 온수난방 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공급수온도(Ts)와 환수온도(Tr)의 차(ΔT)와 상기 표준온도차값설정 부(144)에 의해서 설정된 표준온도차값(ΔTs)을 비교한 후 양자의 차이값(ΔTs-ΔT)에 비례하여 상기 전자식자동정유량밸브의 포트를 닫힘(close) 제어하도록 상기 자동정류량조절제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 비례제어 온수난방 시스템.
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